程序的编写与调试

7．2　程序的编写与调试

本节学习编程软件的重点内容，STEP 7－Micro／WIN V4．0版编程软件提供了三种程序编辑器：梯形图、语句表和功能块图。选择“查看”菜单，单击“语句表”图标、“梯形图”图标或“功能块图”图标便可进入相应的编辑器。

7．2．1　编程的准备工作

1．创建项目或打开已有的项目

在编写一个控制程序之前，首先应该创建一个项目。这可以执行菜单“文件”→“新建”命令，也可以单击工具栏最左边的“新建项目”按钮，生成一个新的项目。执行菜单“文件”→“另存为”命令，可以修改项目的名称和项目文件所在的文件夹。

执行菜单“文件”→“打开”命令，或者单击工具栏上对应的按钮，可以打开已有的项目。项目存放在扩展名为．mwp的文件中。

2．设置PLC的类型

在进行PLC编程之前，应正确地设置CPU型号。执行菜单“PLC”→“类型”命令，在出现的对话框（见图7－5）中设置PLC的类型。如果已经成功地建立了PLC的通信连接，单击对话框中的“读取PLC”按钮，可以通过通信读取PLC的类型与CPU的版本号。单击“确认”按钮，启用新的类型和版本。

如果设置的PLC类型与PLC的实际类型不一致，则不能把程序下载到PLC上，此时必须对PLC类型设置进行修改。

3．选择编程语言和指令助记符集

执行菜单“工具”→“选项”命令，将弹出“选项”对话框，选中左边窗口的“常规”图标，在“常规”选项卡中选择语言、默认的程序编辑器的类型。还可以选择使用SIMATIC编程模式或IEC 61131—3编程模式，LAD或FBD编辑器能使用SIMATIC 和IEC 61131—3指令集，而STL编辑器只能使用SIMATIC指令集，一般选择SIMATIC编程模式。

图7－5　设置PLC的型号

对于初学者，建议用梯形图进行编程。如果编程正确，可以执行菜单“查看”→“STL”或“FBD”命令，将程序转化成语句表或功能块图形式。

4．确定程序结构

一般简单的数字量控制程序只有主程序，而功能复杂的程序除了主程序外，可能还有子程序、中断程序和数据块。

下面通过一个简单的例子，介绍怎样用编程软件来编写、下载和调试梯形图程序。

控制三相异步电动机定子降压启动的PLC外部接线图和梯形图如图7－6所示，输入电路使用CPU模块提供的DC 24V电源。

图7－6　电阻降压启动控制的PLC外部外部接线图和梯形图

按下启动按钮后，I0．0常开触点闭合，输出点Q0．0变为1状态，QA1的线圈通电，电动机定子绕组串接电阻后接到三相电源上，串接的电阻使电动机绕组上的电压下降，以减小启动电流；同时定时器T37开始定时，10s后T37的定时时间到，使Q0．1变为1状态，QA2线圈通电，启动电阻被短接，电动机开始全压运行。

按下停止按钮后，I0．1常闭触点断开，Q0．0变为0状态，使QA1的线圈断电，电动机停止运行；同时T37被复位，其常开触点断开，Q0．1变为0状态，使QA2的线圈也断电。

这是一个简单的数字量控制系统，程序全部在主程序中，没有子程序、中断程序和数据块，不使用局部变量表。一般的数字量控制程序都可以采用这种程序结构。子程序和中断程序结构参见第6章。

5．用系统设置PLC的参数

本例对CPU模块和I／O特性没有特殊的要求，可以全部采用系统块的默认值。

7．2．2　用户程序的编写与传送

1．定义符号地址

对于较简单的程序，可以不用定义符号表，即可省略这一步。对于较复杂的程序，为了方便程序的调试和阅读，可以用符号表来定义变量的符号地址。双击指令树的“符号表”文件夹的“用户定义1”图标，打开自动生成的符号表；单击符号表中的某一行，可输入相应的内容；右击符号表中的某一行，执行弹出的快捷菜单的“插入”→“行”命令，可以在所选行的上面插入新的一行，执行“插入”→“新符号表”命令，可以生成新的符号表；输入行最后一行的注释后按回车键，将会在该行下面自动生成新的行。图7－6所示梯形图程序的符号表如图7－7所示。

图7－7　符号表

2．编写用户程序

选择梯形图编写用户程序。梯形图程序被划分为若干网络，一个网络中只能有一块独立电路，有时一条指令（例如SCRE）也算一个网络。如果一个网络中有两个独立电路，在编译时将会显示“无效网络或网络太复杂无法编译”的提示。

正确的梯形图可转换成语句表。语句表允许将若干独立电路对应的语句放在一个网络中，但是这样的网络不能转换为梯形图。语句表按梯形图的网络顺序编写指令，也可转换为梯形图。

用梯形图编程时，在窗口的上方有一个工具栏：。

触点——代表各种触点开关，单击后将出现一个下拉列表。

线圈——代表输出或各种线圈，单击后将出现一个下拉列表。

方框——即指令盒，代表当使能位有效时，执行指令盒中的功能，如定时器、计数器或数学运算等。

单击工具栏上的触点按钮中的任一个，在矩形光标所在的位置放置一个触点，在出现的窗口中选择触点的类型，也可以用键盘输入触点的类型；单击触点上面或下面的红色问号，设置该触点的地址或其他参数。用相同的方法在梯形图中放置线圈和方框指令。单击工具栏中带箭头的线段，可以生成触点间的连线。

3．编译程序

没有定义符号表所编写的降压启动控制梯形图程序如图7－8所示。

图7－8　降压启动控制梯形图

程序编写完成以后，执行“PLC”菜单的“编译”命令，也可以单击工具栏的“编译”按钮或“全部编译”按钮，可以分别编译当前打开的程序或所有的程序。编译后在屏幕下部的输出窗口将会显示程序中语法错误的个数、每条错误的原因和错误在程序中的位置。双击某一条错误，将会显示程序编译器中该错误所在的网络。必须改正程序中所有的错误，编译成功后，才能下载程序。

如果没有编译程序，在下载之前编程软件将会自动地对程序进行编译，并在输出窗口显示编译结果。

4．程序下载

计算机与PLC建立起通信连接后，可以将程序下载到PLC中去。程序下载至PLC之前，用户必须使PLC处于STOP模式。如果PLC未设为STOP模式，单击工具栏的“停止”按钮，或选择“PLC”菜单中的“STOP”命令。

单击工具栏的“下载”按钮，或者执行菜单“文件”→“下载”命令，将会出现下载对话框（见图7－9）。用户可以用多选框选择是否下载程序块、数据块、系统块、配方和数据记录配置，单击“下载”按钮，开始下载数据。

单击“选项”按钮，可以打开或关闭图7－9所示下部的选项对话框。

5．程序上载

如果希望将PLC中的程序导入计算机，则需要进行程序上载。上载前在STEP 7－Micro／WIN V4．0中建立一个空项目来保存上载的块，项目中原有的内容将被上载的内容覆盖。

图7－9　下载对话框

单击工具栏中的“上载”按钮，或者执行菜单“文件”→“上载”命令，将打开上载对话框。上载对话框与下载对话框的结构基本相同，用户可以用多选项选择是否上载程序块、数据块、系统块、配方和数据记录配置。单击“上载”按钮，开始上载过程。

6．程序的运行和调试

在PLC主机的前面板上，有一个手动选择操作模式的开关，可以选择运行模式RUN、停止模式STOP或终端模式TERM。成功下载程序后，将PLC的工作模式开关拨到RUN位置，“RUN”LED亮，用户程序开始运行。工作模式开关在RUN或TERM位置时，可以用编程软件工具栏上的RUN按钮和STOP按钮进行PLC操作模式的切换。

在RUN模式下，用接在端子I0．0和I0．1上的小开关可以模拟按钮发出的启动信号和停止信号。如将启动信号开关I0．0接通后马上断开（模拟按钮的操作），观察Q0．0和Q0．1对应的LED的状态变化是否正确；再将停止信号开关I0．1接通后马上断开，观察Q0．0和Q0．1对应的LED的状态变化是否正确。

如果PLC运行结果正确，表示程序正确；如果结果不正确，要对程序进行修改，再下载到PLC并运行程序，直到结果正确为止。这个过程就是程序的模拟调试。

7．对网络的编辑

图7－10所示的是使用符号地址的电阻降压启动控制梯形图中的第一个网络。单击程序区左边的灰色部分，对应的网络被选中，整个网络的背景变为蓝色。通过拖曳鼠标或使用SHIFT键和UP（向上）、DOWN（向下）键，用户可以选择多个相邻的网络，用于剪切、复制、粘贴或删除（按DELETE键）选中的网络中的元件。

当用户单击程序编辑器中的空单元格时，会出现一个方框，显示用户已经选择的单元格。用户可以使用弹出菜单在空单元格中粘贴一个选项，或在该位置插入一个新行、列、垂直线或网络。用户也可以从空单元格位置删除网络，或者用剪贴板复制和粘贴它。

8．符号的显示

执行菜单“查看”→“符号寻址”命令，可以在程序中切换符号地址或绝对地址的显示。如图7－10所示，在符号地址显示方式输入地址时，可以输入符号地址或绝对地址，输入的绝对地址将被自动转换为符号地址。

图7－10　梯形图编辑器中的注释与符号表

执行菜单“工具”→“选项”命令，选中“选项”窗口左边的“程序编辑器”图标，在“程序编辑器”选项卡中，可以选择“只显示符号”或“显示符号和地址”。

9．注释与符号信息表

单击工具栏上的“切换POU注释”按钮或“切换网络注释”按钮（见图7－1）可以打开或者关闭对应的程序注释。也可以在网络的标题行输入信息。POU是程序组织单元的简称。

单击工具栏上的“切换符号信息表”按钮，可以打开或关闭各网络符号信息表（见图7－10下部）。符号信息表列出了网络中使用符号地址的有关信息。

7．2．3　帮助功能的使用与出错处理

1．使用在线帮助

选中想要得到的在线帮助的菜单项目，打开某个对话框，或者在指令树中选择某个对象，按F1键可以得到与它们有关的在线帮助。

2．从菜单获取帮助

可以用下面的各种方法从菜单获取帮助。

（1）用菜单“帮助”→“目录与索引”命令打开帮助窗口，借助目录浏览器可以寻找需要的帮助主题，窗口中的索引部分提供了按字母顺序排列的主题关键词，可以查找与某一关键词有关的帮助。

（2）执行菜单“帮助”→“这是什么”命令，出现带问号的光标，用它单击画面上的用户接口（例如工具栏中的按钮、程序编辑器或指令树上的对象等），将进入相应的帮助窗口。

（3）执行菜单“帮助”→“网上S7－200”命令，可以访问为S7－200提供技术支持的产品信息和西门子网站。

3．出错处理

使用菜单“PLC”→“信息”命令，可以查看错误信息，例如，错误的代码等。

1）致命错误

致命错误可以使PLC无法执行某一功能或全部功能。CPU检测到致命错误时，自动进入STOP模式，点亮SF（系统错误）的LED（发光二极管）和STOP的LED，并关闭输出。在消除致命错误之前，CPU一直保持这种状态。

在消除了引起致命错误的原因后，必须用下面的方法重新启动CPU。

（1）将PLC断电后再通电；

（2）将工作模式开关从TERM或RUN扳至STOP位置。

如果发现其他致命错误，CPU将会重新点亮系统错误指示灯LED。

2）非致命错误

非致命错误会影响CPU的某些性能，但是不会使它无法执行用户程序和更新I／O。有以下几类非致命错误。

（1）运行时间错误。

在RUN模式下发现的非致命错误会反映在特殊标志位存储器（SM）上，用户程序可以监控这些位。上电时CPU读取I／O配置，并存储在SM中。如果CPU发现I／O配置变化，就会在模块错误字节中设置配置改变位。I／O模块必须与保存在系统数据存储器中的I／O配置符合，CPU才会对该位复位。它被复位之前，不会更新I／O模块。

（2）程序编译错误。

CPU编译程序成功后才能下载程序，如果编译时检测到程序违反了编译规则，则不会下载，并在输出窗口生成错误代码。CPU的EEPROM中原有的程序依然存在，不会丢失。

（3）程序执行错误。

程序运行时，用户程序可能会产生错误。例如，一个编译时是正确的间接地址指针，因为在程序执行过程中被修改，可能指向超出范围的地址。可以用菜单“PLC”→“信息”命令来判断错误的类型，通过修改用户程序来改正这些错误。

某些错误条件相关的信息存储在特性标志位存储器（SM）中，用户程序可以用它们来监控和处理错误。例如，可以使用SM5．0（I／O错误）的常开触点控制STOP指令，即在出现I／O错误时，将CPU切换到STOP模式。